(57)【要約】【課題】駆動源として、より小型のステッピングモータを用いることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム７１には、弾性を有するクリーニングブレード７３が当接されている。感光体ドラム７１は、ステッピングモータ８１及び減速器８２により回転駆動される。ステッピングモータ８１の動作を制御する制御部８４は、感光体ドラム７１の回転駆動開始時に、クリーニングブレード７３の感光体ドラム７１に対する弾性反発力が解消されるよう、ステッピングモータ８１の逆回転駆動を減速器８２バックラッシュに相当する分の期間だけ行ない、その後、ステッピングモータ８１を正回転駆動する。【選択図】図３
2010079126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体と、
前記像担持体の周面にその一部が接触するよう配置された弾性ブレードと、
前記像担持体に回転駆動力を与えるステッピングモータと、
前記ステッピングモータの駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ステッピングモータを、前記像担持体を正規の回転方向に回転させる正回転駆動と、前記像担持体を正規とは逆の回転方向に回転させる逆回転駆動とを行なわせるよう制御可能であって、前記像担持体の回転駆動開始時に、前記弾性ブレードの前記像担持体に対する弾性反発力が解消されるよう前記逆回転駆動を所定期間行わせた後、前記正回転駆動を行わせることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記弾性ブレードの先端が、前記像担持体の正規の回転方向に対してカウンタ方向から、前記像担持体の周面に接触していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ステッピングモータの回転駆動力を、所定の回転数に減速して前記像担持体に伝達する減速機構をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記減速機構は、バックラッシュを有し、
前記制御手段は、前記バックラッシュに相当する分だけ、前記逆回転駆動を行わせることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータで像担持体を回転駆動させる機構を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転体や移動体を駆動する駆動装置の駆動源として、ステッピングモータが用いられることがある。ステッピングモータは、与える駆動パルス数で制御が可能であること、フィードバック制御が不要であること等の利点がある。また、より精密なパルス制御を実現させるために、ステッピングモータの出力軸に、減速ギアやトラクション減速器等の減速機構が介在されることが多い。このような駆動装置において、ステッピングモータの起動時に、該ステッピングモータを正規の回転方向に回転させる前に、逆回転させることが知られている（例えば特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
ステッピングモータを用いた駆動装置は、画像形成装置の感光体ドラムの駆動にも用いられている。前記感光体ドラムには、通常、トナー像を用紙又は中間転写ベルトに転写した後に、該感光体ドラム周面に残存するトナーを掻き落とすためのクリーニングブレードが当接されている。このクリーニングブレードは、剛体ではなく、ある程度の弾性を持った板状部材であり、一般にその先端が、感光体ドラムの正規の回転方向に対してカウンタ方向から、感光体ドラムの周面に摺接される。従って、このクリーニングブレードの接触抵抗も、ステッピングモータの駆動負荷となる。
【特許文献１】特開平２００７−１１４０４２号公報
【特許文献２】特開平１１−１２７５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般にステッピングモータは、出力トルクが大きいほど、高価である。従って、ステッピングモータを感光体ドラム等の駆動源として備える画像形成装置のコストダウンを図ろうとする場合、なるべくステッピングモータの負荷が掛からない設計とし、小さい出力トルク（小型）のステッピングモータで対応できるようにすることが望ましい。しかし、感光体ドラムにはクリーニングブレードの当接負荷等が加えられていることから、小型のステッピングモータを用いることが難しい状況である。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであって、より小型のステッピングモータを用いることが可能な工夫が施され、コストダウンを図ることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の局面に係る画像形成装置は、回転する像担持体と、前記像担持体の周面にその一部が接触するよう配置された弾性ブレードと、前記像担持体に回転駆動力を与えるステッピングモータと、前記ステッピングモータの駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ステッピングモータを、前記像担持体を正規の回転方向に回転させる正回転駆動と、前記像担持体を正規とは逆の回転方向に回転させる逆回転駆動とを行なわせるよう制御可能であって、前記像担持体の回転駆動開始時に、前記弾性ブレードの前記像担持体に対する弾性反発力が解消されるよう前記逆回転駆動を所定期間行わせた後、前記正回転駆動を行わせることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
この構成によれば、回転する像担持体には弾性ブレードの一部が接触されていることから、像担持体の停止時には、該像担持体に弾性ブレードの弾性反発力が作用している状態となる。このため、回転駆動開始時にステッピングモータは、自起動トルクとして、自身のロータのイナーシャ加速トルクと弾性ブレードの弾性反発力を解消する負荷トルクとが求められることとなる。
【０００８】
しかしながら、本発明では、回転駆動開始時に制御手段が、弾性ブレードの前記像担持体に対する弾性反発力が解消されるよう像担持体を逆回転駆動させるので、同時に前記イナーシャ加速トルクと弾性反発負荷トルクとを負担することはない。すなわち、ステッピングモータの自起動トルクから実質的に弾性反発負荷トルク分を除くことができる。従って、両トルクを同時に負担させてしまうことになる場合に比べて、小さい出力トルクのステッピングモータを選定することができるようになる。
【０００９】
上記構成において、前記弾性ブレードの先端が、前記像担持体の正規の回転方向に対してカウンタ方向から、前記像担持体の周面に接触していることが望ましい（請求項２）。かかる構成は、弾性ブレードがクリーニングブレードである場合に通常採用される構成であるが、この場合、弾性ブレードの弾性反発力は大きくなる。従って、本発明を適用することで、一層小さい出力トルクのステッピングモータを選定可能となる。
【００１０】
上記いずれかの構成において、前記ステッピングモータの回転駆動力を、所定の回転数に減速して前記像担持体に伝達する減速機構をさらに備えることが望ましい（請求項３）。この場合、前記減速機構は、バックラッシュを有し、前記制御手段は、前記バックラッシュに相当する分だけ、前記逆回転駆動を行わせることが望ましい（請求項４）。
【００１１】
この構成によれば、前記逆回転駆動によって弾性ブレードの弾性反発力を先ず開放させ、前記バックラッシュによってステッピングモータが実質的に無負荷となる状態を創出することができる。そして、このような無負荷状態でステッピングモータは自起動できるので、ステッピングモータとしては自身のロータのイナーシャ加速トルクを負担できる小型のものを採用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、弾性ブレードが像担持体に接触する構造を備える画像形成装置においても、ステッピングモータの自起動トルクを抑制し、小さい出力トルクのステッピングモータを選定することが可能となる。従って、画像形成装置のコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。本発明に係る画像形成装置として、本実施形態ではタンデム方式のカラープリンタ１を例示する。図１は、カラープリンタ１の全体構成を示した概略断面図、図２は、カラープリンタ１の画像形成部周辺の構成を示した要部拡大図である。
【００１４】
カラープリンタ１は、箱型の装置本体１ａを備えている。装置本体１ａの内部には、用紙Ｐを給紙する給紙部２と、給紙部２から給紙された用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像を転写する画像形成部３と、画像形成部３で用紙Ｐに転写された画像に対して定着処理を施す定着部４とが設置されている。また、装置本体１ａの上面には、定着部４で定着処理が施された用紙Ｐが排紙される排紙部５が備えられている。
【００１５】
給紙部２は、給紙カセット２１、ピックアップローラ２２、給紙ローラ２３、２４、２５、レジストローラ２６及びピックアップローラ２７を含む。給紙カセット２１は、装置本体１ａに脱着可能であり、所定サイズの用紙Ｐを複数枚積層して貯留する。ピックアップローラ２２は、給紙カセット２１に貯留されている用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送路に取り出す。給紙ローラ２３、２４、２５は、ピックアップローラ２２によって取り出された用紙Ｐを、用紙搬送路に送り出す。レジストローラ２６は、用紙搬送路に送り出された用紙Ｐを一時待機させた後、所定のタイミングで画像形成部３に供給する。ピックアップローラ２７は、装置本体１ａの図１に示す右側面に取り付けられる手差しトレイ（図示せず）に載置された用紙Ｐを取り出し、用紙搬送路に送り出す。
【００１６】
画像形成部３は、画像形成ユニット７と、画像形成ユニット７によってその表面（接触面）にトナー像が１次転写される中間転写ベルト１１と、中間転写ベルト１１上のトナー像を給紙部２から送られて来る用紙Ｐに２次転写させるための２次転写ローラ１２とを備えている。
【００１７】
画像形成ユニット７は、上流側（図１では左側）から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット７Ｋ、イエロー用ユニット７Ｙ、シアン用ユニット７Ｃ、及びマゼンタ用ユニット７Ｍを備えている。各ユニット７Ｋ、７Ｙ、７Ｃおよび７Ｍの中央位置には、各色のトナー像を担持する感光体ドラム７１（像担持体）が、矢符（反時計回り）方向に回転可能にそれぞれ配置されている。各感光体ドラム７１の周囲には、帯電器７５、露光装置７６、現像装置７２、クリーニングブレード７３（弾性ブレード）および除電器７４が回転方向上流側から順に各々配置されている。
【００１８】
帯電器７５は、感光体ドラム７１の周面を均一に帯電させるものであり、例えば、スコロトロン帯電器が用いられる。露光装置７６は、いわゆるレーザ走査ユニットであり、帯電器７５によって均一に帯電された感光体ドラム７１の周面に、外部のパーソナルコンピュータ等から入力された画像データに基づくレーザ光を照射し、感光体ドラム７１の周面に静電潜像を形成する。現像装置７２は、静電潜像が形成された感光体ドラム７１の周面にトナーを供給する。静電潜像は、前記トナーにより現像され、感光体ドラム７１の周面にはトナー像が形成される。このトナー像は中間転写ベルト１１に１次転写される。
【００１９】
クリーニングブレード７３は、中間転写ベルト１１へのトナー像の１次転写が終了した後、感光体ドラム７１の周面に残留しているトナーを清掃する。このクリーニングブレード７３については、図３に基づき後記で詳述する。除電器７４は、１次転写が終了した後、感光体ドラム７１の周面を除電する。なお、クリーニングブレード７３および除電器７４によって清浄化処理された感光体ドラム７１の周面は、新たな帯電処理のために帯電器７５へ向かい、新たな１次転写が行われる。
【００２０】
中間転写ベルト１１は、無端状のベルト状回転体であって、表面（接触面）側が各感光体ドラム７１の周面にそれぞれ当接するように駆動ローラ１３、ベルト支持ローラ１４、バックアップローラ１５及び一次転写ローラ１６等の複数のローラに架け渡されている。中間転写ベルト１１は、各感光体ドラム７１と対向配置された一次転写ローラ１６によって感光体ドラム７１に押圧された状態で、無端回転する。
【００２１】
駆動ローラ１３は、ステッピングモータ等の駆動源１８によって回転駆動し、中間転写ベルト１１を無端回転させるための駆動力を与える。ベルト支持ローラ１４、バックアップローラ１５および一次転写ローラ１６は、中間転写ベルト１１の無端回転に伴って回転する従動ローラである。一次転写ローラ１６は、一次転写バイアス（トナーの帯電極性とは逆極性）を中間転写ベルト１１に印加する。それにより、各感光体ドラム７１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム７１と一次転写ローラ１６との間で、駆動ローラ１３の駆動により矢符（時計回り）方向に周回する中間転写ベルト１１に重ね塗り状態で順次１次転写される。
【００２２】
ベルト支持ローラ１４の図２における左上位置には、クリーニングブラシ１７が設けられている。用紙Ｐへのトナー像の転写処理後の中間転写ベルト１１の表面に残留しているトナーは、クリーニングブラシ１７によって取り除かれる。
【００２３】
２次転写ローラ１２は、トナー像と逆極性の２次転写バイアスを用紙Ｐに印加する。中間転写ベルト１１上に１次転写されたトナー像は、２次転写バイアスによって２次転写ローラ１２とバックアップローラ１５との間で用紙Ｐに転写され、これによって、用紙Ｐにカラーの転写画像が形成される。
【００２４】
定着部４は、画像形成部３で用紙Ｐに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される加熱ローラ４１と、この加熱ローラ４１に対向配置され、周面が加熱ローラ４１の周面に押圧当接される加圧ローラ４２とを備えている。用紙Ｐに転写された転写画像は、当該用紙Ｐが加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する際の加熱による定着処理で用紙Ｐに定着される。定着処理が施された用紙Ｐは、定着部４と排紙部５との間の適所に配設された搬送ローラ６により、排紙部５へ排紙される。
【００２５】
続いて、感光体ドラム７１の駆動機構８について説明する。図３は、一つの感光体ドラム７１及びその駆動機構８を抜き出して示す模式的な図である。駆動機構８は、感光体ドラム７１を回転させる駆動力を発生するステッピングモータ８１と、このステッピングモータ８１の出力軸（図略）に連結され、ステッピングモータ８１の回転駆動力を所定の回転数に減速して感光体ドラム７１に伝達する減速器８２（減速機構）と、ステッピングモータ８１の駆動を制御する制御部８４とを含む。
【００２６】
ステッピングモータ８１は、固定されたステータと、シャフト（出力軸）回りに回転するロータとを含み、制御部８４から与えられる駆動パルスによって、回転角、回転速度及び回転方向が制御される。
【００２７】
減速器８２は、ステッピングモータ８１の制御分解能を向上するため、乃至は１パルスあたりの割出し角度を整数化するために設けられている。減速器８２としては、平行軸歯車減速器、遊星歯車減速器、ウォーム減速器等の歯車減速器や、トラクション減速器等を採用することができる。なお、減速器８２は、ギア機構を有する関係上、不可避的なバックラッシュを有している。この減速器８２の出力軸８３は、カップリング７１２を介して感光体ドラム７１の回転軸７１１の一端側に連結されている。これにより、ステッピングモータ８１が回転すると、その回転駆動力は減速器８２の出力軸８３を介して回転軸７１１に伝達され、感光体ドラム７１が回転される。
【００２８】
制御部８４は、ステッピングモータ８１の回転角、回転速度及び回転方向等をコントロールする回転制御機能と、その回転制御に即した駆動パルスを生成してステッピングモータ８１に与えるドライバとしての機能とを有する。換言すると、制御部８４は、ステッピングモータ８１を介して、感光体ドラム７１の回転角や回転速度を制御すると共に、感光体ドラム７１を正規の回転方向（上述の反時計方向）に回転させたり（正回転駆動）、正規とは逆の回転方向に回転させたり（逆回転駆動）することが可能である。
【００２９】
ここで、感光体ドラム７１の周面７１Ｓには、クリーニングブレード７３の先端７３１（一部）が接触する構成とされている。クリーニングブレード７３は、例えばウレタンゴム等の材料で成形された板状部材であって、ある程度の弾性を有している。このクリーニングブレード７３は、その先端７３１が、感光体ドラム７１の正回転方向（図３に矢印で示している）に対してカウンタ方向から、感光体ドラム７１の周面７１Ｓに摺接されている。従って、クリーニングブレード７３の接触抵抗がステッピングモータ８１の駆動負荷となる。さらに、感光体ドラム７１が正回転方向に回転している状態から停止状態に移行したとき、クリーニングブレード７３の弾性反発力が感光体ドラム７１に加えられている状態が形成される。このため、感光体ドラム７１の正回転方向への回転を開始させるとき、前記弾性反発力を駆動負荷として考慮する必要がある。
【００３０】
以上の点に鑑み、制御部８４は、感光体ドラム７１の回転駆動開始時に、クリーニングブレード７３の感光体ドラム７１に対する弾性反発力を解消させるために、所定期間だけ感光体ドラム７１を逆回転させた後に正回転するように、ステッピングモータ８１を逆回転駆動及び正回転駆動する。本実施形態では、減速器８２のバックラッシュ分と同等程度の移動量だけ、ステッピングモータ８１を逆回転駆動する。以下、このような制御部８４の制御動作について、図４及び図５に示すタイムチャートに基づいて説明する。
【００３１】
図４は、本発明との比較のために示す、上述の逆回転駆動を行わない場合の、ステッピングモータ８１の自起動トルクを説明するためのタイムチャート、図５は、本発明に沿って逆回転駆動を行う場合の、ステッピングモータ８１の自起動トルクを説明するためのタイムチャートである。これらタイムチャートの上段は、ステッピングモータ８１のロータの角速度と時間との関係を、下段はロータシャフト（モータ軸）に負担されるトルクと時間との関係を各々示している。また、図６は、ステッピングモータの一般的な速度−トルク特性曲線を示すグラフである。
【００３２】
先ず、図４に示す比較技術のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１までは、ステッピングモータ８１は、所定の正回転速度で感光体ドラム７１を回転させる定常回転速度での運転（正回転駆動）を行っているものとする。このとき、ステッピングモータ８１のロータシャフトは、感光体ドラム７１を回転させる負荷トルクと、クリーニングブレード７３の先端７３１が感光体ドラム７１の周面７１Ｓと接触していることによる摩擦力に伴う負荷トルクとを負担している。そして、時刻ｔ１で停止制御が実行され、時刻ｔ２でステッピングモータ８１が停止された状態でも、クリーニングブレード７３の弾性反発力によってステッピングモータ８１のロータシャフトは逆回転方向に付勢されることとなり、該ロータシャフトには弾性反発負荷トルクａ１が加わった状態となる。
【００３３】
次に、時刻ｔ３で運転開始制御が実行されると、ステッピングモータ８１は自起動領域（駆動パルスに同期して起動、停止、逆転ができる領域；図６参照）内で所定の角速度まで一気に加速し、続いてスルー領域内においてスルーアップする。その後、時刻ｔ４でステッピングモータ８１の定常回転速度まで加速する。ここで、時刻ｔ３におけるロータシャフトの負荷トルク、すなわち自起動トルクａとしては、先ずロータを自起動回転数まで一気に加速するためのロータイナーシャ加速トルクａ２が必須となる。これに加えて、クリーニングブレード７３の当接による弾性反発負荷トルクａ１を負担する必要がある。従って、この比較技術によれば、脱調を防止するためにステッピングモータ８１として、自起動トルクａ＝弾性反発負荷トルクａ１＋イナーシャ加速トルクａ２を有する大きい出力トルクのものを選択する必要がある。これでは、比較的高価なステッピングモータを採用せざるを得ない。
【００３４】
これに対し、逆回転駆動を行う場合は、図５のタイムチャートに示すように、自起動トルクＡを実質的にロータイナーシャ加速トルクａ２だけに抑制できる。図５において、時刻ｔ１１までは、ステッピングモータ８１は、定常回転速度での運転（正回転駆動）を行っており、時刻ｔ１２で停止制御が実行されたものとする。この場合、クリーニングブレード７３の弾性反発力によって、ステッピングモータ８１のロータシャフトには弾性反発負荷トルクａ１が加わった状態となる。
【００３５】
次に、時刻ｔ１３で運転開始制御が実行されるタイミングになると、制御部８４は、感光体ドラム７１が逆回転するよう、ステッピングモータ８１を自起動領域で逆回転駆動する。この逆回転駆動は所定時間後の時刻ｔ１４まで継続される。本実施形態では、時刻ｔ１３〜時刻ｔ１４の時間は、減速器８２が持つバックラッシュ分と同等程度の移動を感光体ドラム７１が行える時間である。このような逆回転駆動によって、ステッピングモータ８１のロータシャフトに負担されている弾性反発負荷トルクａ１は解消され、ロータシャフトは実質的に無負荷の状態となる。
【００３６】
時刻ｔ１４で運転開始制御が実行されると、ステッピングモータ８１は自起動領域内で所定の角速度まで一気に加速する。この際、減速器８２のバックラッシュによって無負荷状態で、ステッピングモータ８１は自起動することができる。すなわち、ステッピングモータ８１に求められる自起動トルクＡは、ロータイナーシャ加速トルクａ２に相当する分だけとなる。
【００３７】
その後、減速器８２のバックラッシュが詰まる時間Δｔが経過する時刻ｔ１５になると、感光体ドラム７１を回転させるための、弾性反発負荷トルクａ１を含む負荷トルクがロータシャフトに負担されることになる。このとき、ステッピングモータ８１は自起動回転数までの加速が完了しているので、時刻ｔ１５における負荷トルクは、ステッピングモータ８１の脱出トルク（自起動領域を超過した領域であって、駆動パルスに対する同期を失わずに発生できるトルク；図６参照）の範囲内で負担することができる。しかる後、時刻ｔ１６でステッピングモータ８１の定常回転速度まで加速する。
【００３８】
図６に示すように、ステッピングモータの脱出トルクは、自起動領域を画する引込トルクよりも必ず大きい値を示す。従って、ステッピングモータ８１の選択にあたり、定常回転速度ｆ０のときのロータシャフトの負荷トルクＴｑ１と、時刻ｔ１５の感光体ドラム７１の回転開始時における負荷トルクＴｑ２とが、スルー領域内で負担され、逆回転駆動から正回転駆動に移行する時刻ｔ１４の時点における負荷トルクＴｑ３（自起動トルクＡ）が自起動領域内で負担されるようなステッピングモータを選択することができる。このようなステッピングモータは、比較技術のものに比べて、自ずと小さい出力トルクのものとなる。従って、比較的安価なステッピングモータを採用することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態に係るカラープリンタ１を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような実施形態を取ることができる。
【００４０】
（１）上記の実施形態においては、画像形成装置としてカラープリンタ１を例示した。本発明は、回転する像担持体及びその像担持体の周面に接触する弾性ブレードを備えている画像形成装置であればカラープリンタ以外にも適用可能であり、例えばモノクロプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、或いはこれらの複合機等にも適用することができる。
【００４１】
（２）上記の実施形態においては、感光体ドラム７１は中間転写ベルト１１にも接している。感光体ドラム７１が逆回転される際、制御部８４が駆動源１８を制御して、中間転写ベルト１１も同様にバックラッシュに相当する分だけ逆回転させるようにしても良い。
【００４２】
（３）上記の実施形態においては、像担持体の例として感光体ドラム７１を例示した。像担持体は、トナー像が転写される中間転写ベルト等であっても良い。また、弾性ブレードの例としてクリーニングブレード７３を例示したが、必ずしもクリーニング目的の弾性ブレードでなくとも良く、またカウンタ方向から像担持体に接していなくとも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係るカラープリンタの全体構成を示した概略断面図である。
【図２】カラープリンタの画像形成部周辺の構成を示した要部拡大図である。
【図３】一つの感光体ドラム及びその駆動機構を抜き出して示す模式的な図である。
【図４】逆回転駆動を行わない場合の、ステッピングモータの自起動トルクを説明するためのタイムチャートである。
【図５】逆回転駆動を行う場合の、ステッピングモータの自起動トルクを説明するためのタイムチャートである。
【図６】ステッピングモータの速度−トルク特性曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１    カラープリンタ（画像形成装置）
７１  感光体ドラム（像担持体）
７３  クリーニングブレード（弾性ブレード）
８１  ステッピングモータ
８２  減速器（減速機構）
８４  制御部（制御手段）
【図１】
2010079126.tif 000003
【図２】
2010079126.tif 000004
【図３】
2010079126.tif 000005
【図４】
2010079126.tif 000006
【図５】
2010079126.tif 000007
【図６】
2010079126.tif 000008